機械傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖的可視化設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)

張曉

（沈陽理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，沈陽110159）

0 引 言

傳動系統(tǒng)的設(shè)計一般是利用轉(zhuǎn)速圖來完成變速特性的設(shè)計，從而直觀地表達出傳動系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律和各個傳動副間的速比關(guān)系。為了便于通過轉(zhuǎn)速圖對機床傳動系統(tǒng)進行分析和比較，需要反復(fù)規(guī)劃和設(shè)計轉(zhuǎn)速圖。作為智能化機床CAD設(shè)計系統(tǒng)中傳動系統(tǒng)的組成模塊，要求其能夠按照設(shè)計要求和變化的初始條件，快速、準確地生成和顯示相應(yīng)的轉(zhuǎn)速圖，為設(shè)計者提供直觀的決策依據(jù)。本研究包括轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)、齒輪和傳動軸參數(shù)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和機械傳動數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件開發(fā)等內(nèi)容。

1 開發(fā)工具

轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)從屬于機械傳動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計方法是基于實體聯(lián)系模型（Entity Relationship Model，簡記為ER模型）的數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論。根據(jù)對機械傳動數(shù)據(jù)庫所進行的需求分析，要依次完成機械傳動數(shù)據(jù)庫的三級體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，即：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、（整體或局部）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過機械傳動數(shù)據(jù)庫ER模型的建立，從現(xiàn)實的需求分析中抽象出實體類型及實體間聯(lián)系；然后將總體的ER模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，從而確立數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的建立，采用Microsoft的可視化開發(fā)工具Visual Basic6.0。利用Visual Basic6.0提供的功能強大的數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具和繪圖功能，建立機械傳動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速圖的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，它是基于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下的應(yīng)用軟件，可以進行相關(guān)的數(shù)據(jù)編輯操作。

2 實現(xiàn)技術(shù)

2．1 機械傳動轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)是根據(jù)機床設(shè)計的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實際的應(yīng)用型系統(tǒng)。它要求具有操作簡單、方案易于對照、數(shù)據(jù)控制有效準確、運行速度快捷及維護方便等特點。通過以上的分析和設(shè)計要求，建立適宜的轉(zhuǎn)速圖設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)非常重要。圖1即為機械傳動轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。

圖1 轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

2．2 轉(zhuǎn)速圖可視化開發(fā)界面的設(shè)計

轉(zhuǎn)速圖開發(fā)界面是轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)的主要構(gòu)成窗口，它通過輸入的變速系統(tǒng)設(shè)計的初始條件，自動計算、檢索、優(yōu)選、生成轉(zhuǎn)速圖設(shè)計的基本參數(shù)，并在窗口內(nèi)快速繪制相應(yīng)的轉(zhuǎn)速圖。所有當(dāng)前設(shè)計選型方案和預(yù)存的定型方案都可以統(tǒng)合在一個數(shù)據(jù)庫中，使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用者可以方便地查詢、對照和選擇可行的設(shè)計方案。本級界面按分級變速、特殊形式變速和無級變速等不同變速類型分設(shè)不同窗口進行選擇操作。

本文以分級變速主傳動設(shè)計窗口為例進行介紹。本窗口以上級窗口的選擇項作為基礎(chǔ)，首先輸入或選擇變速系統(tǒng)輸入端電機的轉(zhuǎn)速和輸出端主軸的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求選擇轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比，同時考慮傳動特性對定比傳動副的需求關(guān)系，由系統(tǒng)按照正常變速系統(tǒng)的變速規(guī)律自動生成變速級數(shù)。使用者可以在選定的變速級數(shù)下，通過各個變速組的傳動副數(shù)、級比指數(shù)和最小傳動比的不同組合方案，在轉(zhuǎn)速圖窗口內(nèi)快速、自動生成不同的轉(zhuǎn)速圖，以方便設(shè)計者最終形成自己的設(shè)計方案。完成后的切削用量瀏覽及優(yōu)選窗口界面如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)速圖可視化開發(fā)窗口界面

2．3 方案的實現(xiàn)技術(shù)

轉(zhuǎn)速圖參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的操作主要包括相關(guān)事件引發(fā)的后臺程序計算、選型數(shù)據(jù)庫的查詢與選擇、標(biāo)準轉(zhuǎn)速數(shù)列的查詢與選擇、轉(zhuǎn)速圖繪制等。本文僅就圖2中轉(zhuǎn)速圖繪制程序設(shè)計加以說明。

程序設(shè)計的基本步驟是，根據(jù)結(jié)構(gòu)式提供的各個變速組的傳動副數(shù)和級比指數(shù)，首先畫最后一個變速組，利用循環(huán)計數(shù)，按照傳動副數(shù)依次畫出各個傳動副的連線，并依據(jù)級比指數(shù)在轉(zhuǎn)速圖中的含義確定同一個變速組相鄰傳動比連線相間隔的格數(shù)。然后依次畫相鄰的變速組，每個變速組的傳動副數(shù)的循環(huán)計數(shù)都會傳遞給下一個變速組而完成相應(yīng)的連線。最后通過嵌套循環(huán)語句完成所有連線。程序設(shè)計如下（繪圖語句應(yīng)根據(jù)坐標(biāo)系確定相關(guān)坐標(biāo)，本處用…代替）：

counterS1=0

counterS2=0

counterS3=0

counterS4=0

Do While counterS1

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS2

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS3

PicDRS.Line(…)- …),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS4

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

counterS4=counterS4+1

Loop

counterS4=0

counterS3=counterS3+1

Loop

counterS3=0

counterS4=0

counterS2=counterS2+1

Loop

counterS2=0

counterS3=0

counterS4=0

counterS1=counterS1+1

Loop

3 結(jié) 論

基于智能化傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本構(gòu)成模塊，轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計系統(tǒng)可以為設(shè)計者提供一個良好的參數(shù)化設(shè)計界面，結(jié)合計算機高速、準確、便捷的運行特點，根據(jù)設(shè)計要求為設(shè)計者快速呈現(xiàn)出符合變速特性的轉(zhuǎn)速圖。通過對機械傳動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，表明可以利用Visual Basic6.0提供的數(shù)據(jù)庫訪問功能和圖形編輯功能，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速圖的可視化、參數(shù)化設(shè)計，為智能化機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計提供有力支持。

［1］ 黃鶴汀.金屬切削機床設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1997.

［2］ 李洪.實用機床設(shè)計手冊［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［3］ 成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［4］ 馮辛安.機械制造裝備設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.